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用于監(jiān)控自動化技術(shù)的測量裝置的方法

文檔序號:9829738閱讀:276來源:國知局
用于監(jiān)控自動化技術(shù)的測量裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控自動化技術(shù)的測量裝置的方法,其中該測量裝置具有電容式傳感器,其中該電容式傳感器具有至少一個電容器,并且其中該至少一個電容器被應(yīng)用于確定或者監(jiān)控過程變量。此外,本發(fā)明涉及一種設(shè)備,所述設(shè)備用于執(zhí)行用于監(jiān)控工作的測量裝置的能力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在過程和自動化技術(shù)中,通常采用用于記錄和/或影響過程變量的現(xiàn)場裝置。用于記錄過程變量的是測量裝置,諸如料位測量裝置、流量測量裝置、壓力和溫度測量裝置、pH測量裝置、傳導(dǎo)性測量裝置等等,它們分別記錄相應(yīng)的測量變量、料位、流量、壓力、溫度、pH值和傳導(dǎo)性。用于影響過程變量的是致動器,諸如閥門或者栗,例如能夠通過閥門或者栗改變管道中的液體流量或者容器中的介質(zhì)的料位。原則上,靠近過程應(yīng)用的,并且傳輸或者處理過程相關(guān)信息的所有裝置都被稱為現(xiàn)場裝置??蓮亩鞯滤购浪?Endress+Hauser)公司的多個部門獲得大量的這些現(xiàn)場裝置。因而結(jié)合本發(fā)明,術(shù)語“現(xiàn)場裝置”包括所有類型的測量裝置和致動器。此外,術(shù)語“現(xiàn)場裝置”也包括例如網(wǎng)關(guān)、無線電適配器或者集成/可集成在總線系統(tǒng)中的其它總線參與部分。
[0003]許多工業(yè)工廠中的使用范圍條件惡劣,所以現(xiàn)場裝置可能經(jīng)歷非常高的負(fù)荷。在工業(yè)工廠籌劃期間,應(yīng)仔細(xì)地考慮將被應(yīng)用的現(xiàn)場裝置的負(fù)荷能力。在這種情況下,主要關(guān)注的不僅是現(xiàn)場裝置本身的耐久性,而且也關(guān)注集成在現(xiàn)場裝置中的測量技術(shù)的可靠性和功能性能力。諸如壽命、自監(jiān)控和預(yù)測性維護(hù)的主題在這里起重要作用。這些考慮事項對被應(yīng)用于記錄過程變量的測量裝置尤其重要。
[0004]例如,應(yīng)用渦流測量裝置以記錄測量管中的介質(zhì)的流速。為了防止負(fù)面結(jié)果,在渦流測量裝置中應(yīng)用的測量技術(shù)必須傳輸可靠的測量值,并且必須有故障保護(hù)。在其中致動器基于測量裝置記錄的過程變量而影響同一過程變量或者另一過程變量的工廠中,當(dāng)致動器基于不可靠的測量值工作時,能夠?qū)е孪喈?dāng)大的損害。在這一點上,漩渦流量測量裝置不僅必須工作,而且必須可靠地工作,在工廠中尤其如此,諸如蒸汽發(fā)電廠,在蒸汽發(fā)電廠中管線為部分高壓管線,尤其是這些管線容納被加熱至高溫的介質(zhì)。
[0005]將在下文中進(jìn)一步提出渦流測量裝置的示例。在正常情況下,渦流測量裝置由測量管組成,所述測量管具有布置在該測量管中的阻流體(abluff body)。假設(shè)介質(zhì)或介質(zhì)流滿足特定條件,漩渦形成在流經(jīng)該阻流體的介質(zhì)中。
[0006]在這方面起重要作用的是雷諾數(shù)。雷諾數(shù)是無量綱變量,其描述了流體系統(tǒng)的慣性力和粘性力之間的比例。當(dāng)系統(tǒng)的雷諾數(shù)位于特定區(qū)域時,就在流經(jīng)測量管中的阻流體的介質(zhì)中形成漩渦。漩渦是這樣的,即它們形成所謂的卡門渦街。漩渦從阻流體的第一側(cè)的表面并且從阻流體的第二側(cè)的表面交替地流出。漩渦隨它們從其中流出的側(cè)面不同而具有不同的旋轉(zhuǎn)方向。漩渦始終以彼此相等的間隔流出。這意味著漩渦流出的頻率僅受流動介質(zhì)的流速變化影響。因而,漩渦流出頻率直接取決于流速。
[0007]記錄漩渦流出頻率的測量裝置具有傳感器系統(tǒng),或者記錄作為漩渦形成的結(jié)果的壓力波動的測量技術(shù)具有傳感器系統(tǒng)。已知一種傳感器系統(tǒng),具有電容式傳感器和葉片。葉片突出到測量管中,并且在漩渦的影響下從一側(cè)移動至另一側(cè)。通過電容變化記錄橫向運動。至少一個電容器被布置在腔室內(nèi),以記錄變?nèi)葑兓?,其中腔室被與過程密封隔開。葉片的運動經(jīng)由膜或者膜片而傳遞給這種腔室內(nèi)的可移動元件。膜用于將空間與過程密封隔開,并且用于記錄過程壓力。
[0008]用于記錄過程變量的測量裝置通常配備有密封件。密封件用于將測量裝置的電、電子以及機(jī)械組件和源自過程和/或環(huán)境的濕氣阻斷。如果密封件有缺陷,則濕氣能夠劇烈地影響工作的測量裝置的能力。例如,渦流測量裝置中的膜能夠在高負(fù)荷的情況下裂開,或者能夠在膜中形成小裂縫。因而,在自動化工廠中,能夠發(fā)生工廠中的閥門太快地開啟或者閉合的情況。作為其結(jié)果,在管道中形成能夠引起相當(dāng)大的損害的壓力波。此外,渦流測量裝置的膜能夠受損,其中損傷能夠包括小開口 /裂縫,所以介質(zhì)能夠穿透其中進(jìn)入內(nèi)部。穿透的濕氣能夠引起電和/或電子組件短路,或者經(jīng)過更長時段導(dǎo)致腐蝕。
[0009]能夠監(jiān)測流經(jīng)測量裝置電子裝置和接地測量裝置外殼之間的漏電流,以便檢測測量裝置的有缺陷的運行狀態(tài)。例如,從WO 2009/135764A1已知一種監(jiān)控測量裝置,尤其是作為工業(yè)測量和自動化技術(shù)的測量和/或開關(guān)裝置形成的測量裝置和/或電子測量裝置的方法。在已知解決方案的情況下,在外殼和測量裝置電子裝置之間產(chǎn)生電勢差,以影響漏電流,其中漏電流流經(jīng)在外殼和測量裝置電子裝置之間由冷凝水形成的導(dǎo)電連接。此外,記錄所流經(jīng)的漏電流,并且考慮所記錄的漏電流產(chǎn)生數(shù)字狀態(tài)值。然后產(chǎn)生警告信號,警告信號告知在測量裝置中發(fā)生故障,尤其是由于外殼內(nèi)的導(dǎo)電沉積物的不良形成而引起的故障。
[0010]已知方法的情況下的缺點在于,需要一個用于記錄漏電流的電流測量電路。而且在這種方法中,僅測量是否瞬時存在導(dǎo)電連接。這種方法僅在漏電流流動至接地的情況下記錄故障。通過這種解決方案,不可能進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)。
[0011]從US 2013/0207677 Al已知一種用于檢測靜電、電容式傳感器的故障的方法,其中該方法包括下列步驟:
[0012]-當(dāng)在被設(shè)置在檢測電極附近的屏蔽電極上施加第一電壓時,檢測隨檢測電極所確定的靜電電容變化的第一檢測信號,
[0013]-當(dāng)在屏蔽電極上施加與第一電壓不同的第二電壓時,檢測隨檢測電極所確定的靜電電容變化的第二檢測信號,和
[0014]-根據(jù)第一確定信號和第二確定信號而確定是否存在檢測電極的干擾。
[0015]上述解決方案的缺點在于設(shè)置了另外的檢測電極。另外,需要至少兩個不同的參考電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目標(biāo)在于提出一種監(jiān)控自動化技術(shù)的工作的測量裝置的能力的方法和設(shè)備,而不需要另外的組件。
[0017]根據(jù)本發(fā)明,由權(quán)利要求1所述的方法和權(quán)利要求11所述的設(shè)備實現(xiàn)該目標(biāo)。
[0018]因而,通過一種用于監(jiān)控自動化技術(shù)的測量裝置的方法實現(xiàn)該目標(biāo),其中測量裝置具有電容式傳感器,其中該傳感器具有至少一個電容器,并且其中該至少一個電容器被應(yīng)用于確定或者監(jiān)控過程變量,
[0019]其特征在于
[0020]通過確定該至少一個電容器在第一時間點和在隨后的第二時間點的荷電狀態(tài)來測量該至少一個電容器的損耗電阻,和
[0021]基于第一時間點和第二時間點之間的荷電狀態(tài)的變化,獲得關(guān)于工作的測量裝置的能力的干擾的信息。能夠通過不同的變量來表征該至少一個電容器的荷電狀態(tài)。因而,能夠至少通過電容器上的電荷和/或電容器兩端的電壓表征荷電狀態(tài)。因而可通過不同方式確定荷電狀態(tài)的變化。損耗電阻是電容器的漏電流所流經(jīng)的路徑的電阻,其中漏電流是流經(jīng)不被設(shè)置成用于傳導(dǎo)電流的路徑的電流。關(guān)于干擾的信息可具有不同方面。通過這種信息,能夠識別干擾的發(fā)生,以及削弱傳感器的功能性能力的確定趨勢兩者。
[0022]優(yōu)選地,在具有電容式傳感器的測量裝置的情況下應(yīng)用該方法。然后,能夠通過現(xiàn)有組件執(zhí)行該方法。例如,渦流測量裝置包括至少一個電容器以及實踐該方法所必要的對應(yīng)電子裝置兩者。該方法還使得能夠目標(biāo)性監(jiān)控該至少一個電容器,其中在定義時間點處和/或在定義時段期間監(jiān)控該至少一個電容器。
[0023]本發(fā)明的方法的有利進(jìn)一步發(fā)展提出了確定表示該至少一個電容器的荷電狀態(tài)變化的數(shù)字診斷值,
[0024]通過該診斷值與預(yù)定閾值作比較獲得關(guān)于工作的測量裝置的能力的干擾的信息,并且
[0025]當(dāng)超過預(yù)定閾值時產(chǎn)生故障報告。例如,能夠在評價單元中,通過形成相繼兩個時間點處的荷電狀態(tài)的商來確定數(shù)字診斷值。評價單元提供用于確定數(shù)字診斷值的許多選項。
[0026]荷電狀態(tài)的變化在正常情況下暗示損耗電阻值的下降。例如,閾值能夠是裝置特別確定的,或者根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)置的值。特別地,閾值表示損耗電阻的最小允許值。超過這種閾值表示過低的損耗電阻。所產(chǎn)生的故障報告能夠用作干擾指示和/或早期維護(hù)建議。一般來說,這些故障報告節(jié)省很多時間和金錢。
[0027]本發(fā)明的方法的有利進(jìn)一步發(fā)展提出了確定電容器在相繼兩個時間點處的荷電狀態(tài)的差,并且
[0028]從該差獲得關(guān)于工作的測量裝置的能力的干擾的信息。
[0029]差的確定能夠以模擬方式發(fā)生。因而,快速并且簡單的機(jī)會是將荷電狀態(tài)的變化記錄為差,其中在這種情況下,也
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